VIIRUSED

1
VIIRUSED

• Koostas Kersti Veskimets

http//www.healthcare.uiowa.edu/labs/grose/virion.
htm
2

• Viroloogia on teadus, mis uurib viiruseid.
• Viirused ei ole rakulise ehitusega.
• Nad koosnevad ainult nukleiinhappest (genoom) ja
  valkudest, moodustades kristalli.
• Neil puudub igasugune ainevahetus, nad ei
  reageeri väliskeskkonna muutustele.
• Nad ei saa ise paljuneda. Endi paljundamiseks
  panevad tööle peremeesraku, mis seejärel hävib.
• Nad on ringi rändavad halvad uudised

3
Kas viirused on elus?

• Ei ole ainevahetust
• Ei paljune iseseisvalt
• Ei ole rakulist ehitust
• Ei kasva ega arene
• Ehituses on olemas valgud ja nukleiinhapped
• Muteeruvad
• Evolutsioneeruvad
• Kas elusa ja elutu piirimail?

4
Suurus 0,01 ... 0,3 ?m (3 miljondikku mm-st)
Millega on viiruseid võimalik vaadelda?
Kuju pulkjas, kerajas, spiraalne, ...
papilloomviirus
parvoviirus
adenoviirus
bakteriofaag
tubaka mosaiikviirus
herpesviirus
5
Viirused jaotatakse DNA- ja RNA-viirused
6
Viirusosake ehk virioon
EHITUS valguline kate e. kapsiid nukleiinhape
(DNA või RNA) ümbris tekkinud peremeesraku
membraanist
On alati

Pinnal on antiretseptorid, millega seostub
peremeesraku retseptoritega
Nukleiinhape on 1- või 2-ahelaline, koosneb 1-st
või mitmest molekulist
Kapsiid denatureerub 60 75 C juures
7
RNA viirused tubakamosaiigi viirus ja
gripiviirus

• RNA
• valgumolekulid

8
Mõnel viirusetüübil on lipiidne kate, mille ta on
peremeesrakust kaasa võtnud.
9
DNA-viiruste ehitus
Bakteriofaag T4
DNA
Kapsiid koosneb valkudest
Antiretseptorid
Vaata
5 miljonit korda suurem bakteriofaag
10
Bakterite viirused (bakteriofaagid) kinnitunud
bakterile
11
http//www.insectscience.org/2.10/ref/fig5a.gif
12
Millised geenid on viirusel? Viiruse geenide
(geoomi) ülesanded 1. Kindlustavad viiruse
genoomi paljunemise/DNA replikatsiooni. 2.
Geenid, mis toodavad ensüüme, mis mõjutavad
peremeesraku aktiivsust (endale soodsamaks). 3.
Geenid, mis määravad viirusvalkude
(struktuurvalkude) sünteesi
13
Viiruste paljunemine

• On kaks võimalust
• LÜÜTILINE TSÜKKEL ja
• LÜSOGEENNE TSÜKKEL
• Vaata Kuidas nohuviirus meid nakatab
• Vaatame lüütilist, st. peremeesrakk hävitatakse,
  see lüüsub.
• Vaata T4 nakatamist

http//www.youtube.com/watch?v41aqxcxsX2wNR1
14
Nakatumine viiruse antiretseptorid haakuvad
raku membraani retseptoritega
Viiruse DNA/genoom siseneb rakku
Rakk lüüsub
Viirusosake- sed pakitakse
Viiruse DNA replikeerub
LÜÜTILINE TSÜKKEL
Transkript- sioon viiruse geenidelt
Sünteesitakse viirusvalgud
15
LÜSOGEENNE TSÜKKEL
Algab samuti nakatumisega. Viiruse DNA lülitub
peremeesraku genoomi. Transkriptsiooni ei toimu,
viirusosakesi ei teki.Kui rakk pooldub,
replikeeritakse ka viiruse DNA. Võib üle minna
lüütiliseks.

16

• LÜSOGEENNE
• 
  LÜÜTILINE

17
(No Transcript)
18
HI-viirus ehk HIV põhjustab AIDS-i
GLÜKOPROTEIINID
ÜMBRIS
KAPSIID
KAKS IDENTSET RNA MOLEKULI
PÖÖRDTRANSKRIPTAAS
Retroviiruse - HI viiruse - paljunemine väga
täpselt
Ka ilus HIV
19
(No Transcript)
20
HIV tsükkel
Viiruse RNA
Tsütoplasma
Tuum
DNAahel
Kromosomaalne DNA
ProviiruseDNA
DNA kaksikahel
RNA
Viiruse RNAjavalgud
HIV on arenenud SIV-st - ahvide
immuunpuudulikkusest.
21
Retroviirus RNA-viirus, mille paljundamine
toimub pöördtranskriptaasi abilRNAst RNA/DNA
ja siis DNA, mis integreerub tuuma DNAgasiis
tehakse viiruse RNA ja sellelt viiruse valgud.

• Retroviirused lülituvad inimgenoomi ja seetõttu
  on hulganisti nende geene meis. Aja jooksul on
  nad muutunud inaktiivseks.
• 8,3 meie DNA-st on pärit viirustelt!

22

• Nüüd on leitud ka bornaviiruse geene meie
  genoomist, mis ei ole retrod.
• Ühe viiruse päritoluga geen (määrab valgu
  süntsütiin tekke) on aktiivne ainult platsenta
  kujunemiseks - imetajate teke on seotud kunagise
  viirusnakkusega?

23
Mida HIV nakatab?
 Eestis on 2011. aasta 1. juuli seisuga aastate
jooksul diagnoositud 7 887 HIV-nakatunut ja
maailmas üle 34 000 000.
24
HIV - Eestis
25
Parem on olla HIV-ga kui ilma, sest et hiviga
patsientidel on igal aastal rohkem
tervisekontrolle ja kõike muud ja nad pahatihti
elavad paremini ja kauem kui HIV-ita
inimesed. Tänapäevase antiretroviirusraviga on
võimalik saavutada viiruskoopiate arv alla
250/ml-s, mis muudab inimese 99 mitte
nakatavaks, st saab täitsa kenasti elada. Kui
avastati, siis mine kindlasti arsti juurde!
26
Klassifitseerida saab ka
tõvestava objekti alusel bakteriviirus e.
faag taimeviirus loomaviirus inimesevi
irus seeneviirus
Nakatumise viisid piisknakkusega
(gripp) toiduga ja joogiga (A hepatiit
/kollatõbi/) koevedelikega (AIDS, B
hepatiit) haigete loomadega (entsefaliit,
marutaud)
27
Taimedel on omad viirused
http//www.dpvweb.net/intro/index.php
28

• Sageli hävivad saagid väga ulatuslikult.
• Tsitruseliste viirus-
• kahjustus

Viiruseid levitavad taimedele peamiselt putukad.
http//www.dpvweb.net/intro/index.php
29
Papaia kahjustused viirusest. GM-papaia jääb
terveks
http//www.hciaonline.com/?page_id53

• http//www.papayalovers.com/papaya-ringspot-virus.
  jpg

30
Putukatel on omad viirused, enamasti nakatuvad
vastsestaadimis ja neid saab kasutada
taimekahjurite tõrjeks.
Hiljuti taasavastati männivaablase viirus
http//www.hansaplant.ee/pic.php?id1852catb1
http//www.scienceinafrica.co.za/2004/june/virus.h
tm
31
Linnugripp
32
Geenide ülekandumine teise organismi, viiruste
abil
Viiruse DNA
TRANSDUKTSIOON
Bakteri DNA
33
Nii on geenid rännanud miljoneid aastaid

• Geenitehnoloogid kasutavad transduktsiooni,
• et soovitud geene üle kanda.
• Viiruse DNA-le lisatakse geen, mille ta rakku
• viib. Sellist kandurviirust nimetatakse
• viirusvektoriks.
• Näiteks p53 geen viidi viiruse abil kopsu-
• kasvajasse ja 64 kasvaja pidurdus.

34
VIROTERAAPIA - viirus ise tapab
haigusetekitajad. Näiteks gripp on tapnud
leukeemiat.

• Kasvajas paljunevad viirused hävitavad selle
  rakud.
• On leitud palju selektiivseid viiruseid, st
  nakatavad erinevaid kudesid. Otsitakse võimalust
  panna need tööle kasvajate võitmiseks. Nage
  eelnev näide p53 geen viidi viiruse abil
  kopsu-kasvajasse.
• Kuid endiselt probleemid immuunsüsteem segab,
  võivad ise haigust põhjustada, ei ole piisavalt
  stabiilsed jne.

35
Geenitehnoloogiad on saanud edu JX-viirusega

• Kasvajarakud moodustavad suurtes kogustes TK-ks
  nimetatavat valku, seda tervetes rakkudes ei
  leidu.
• Geenitehnoloogid muutsid JX -viirust nii, et nad
  saavad paljuneda ainult nendes rakkudes, milles
  on TK-valk.
• Viirus levib hästi vereringes ja vallutab
  vähirakud, milledes paljuneb suure kiirusega ning
  lõpuks hävitab need. Tervetesse rakkudesse viirus
  küll pääseb, kuid ei saa nendes paljuneda ja
  seega ei kahjusta neid.
• Et lagunevad kasvajarakud lõplikult hävitada, on
  JX- viirusele lisatud signaalaine GM-CSF, mis
  meelitab kohale makrofaagid, mis fagotsütoosi
  teel neelavad endasse kõik jäägid.

36
VIIRUSHAIGUSTEST
Teated viirushaiguste kohta Egiptusest 3500 a.
tagasi.

rõuged ja
tuulerõuged
http//commons.wikimedia.org/wiki/FileEdward_Jenn
er.jpg
37
Surmajuhtumeid aastas

• HIV 1 800 000
• Gripp 500 000
• Marutaud 55 000
• Ebola 100
• Rõuged 0, varem 2 000 000

38
Viirushaiguse kulgemine võib olla

• 1. Äge nakkus rakkude surm (lüütiline tsükkel)
• 2. Peidetud nakkus sarnane lüsogeen-sele
  tsüklile. (huuleohatis)
• 3. Krooniline ehk pidev nakkus viiruse
  omadused muutuvad kiiremini kui organism suudab
  neid hävitada. (hepatiit, AIDS)

39

• Lisalugemised
• 1. Suurema niiskuse korral sadenevad viirused
  kiiremini , sest on seotud suurema veepiisaga.
  Tulemusena ei toimu nakatumist. Kuivas õhus
  püsivad peenemad osakesed (5 10 µm) mitmeid
  tunde ja nakatumine saab kogu selle aja vältel
  toimuda.
• 2. Madalama temperatuuri korral suureneb nina
  lima viskoossus limaskestal, sellega väheneb
  ripsepiteeli puhastav toime.
• 3. Päevitamisel tekib nahas D-vitamiini, mis
  tugevdab immuunsüsteemi ja inimene suudab
  gripiviirust efektiivsemalt välja tõrjuda.
• Gripiviiruse levikuteed rändlindudest
  aerosoolini Mari Järvelaid, Eesti Loodus 1/2010
  lk 24 27

40
Mis kaitseb meid viiruste eest?

• IMMUUNSÜSTEEM, mille moodustavad valged
  vererakud
• Eristatakse kahte põhilist rühma
• 1) B-lümfotsüüdid, valmivad luuüdis (bone)
  toodavad antikehi
• 2) T-lümfotsüüdid, (tüümuses) lagundavad valesid
  valke tootvaid rakke.  
• Eraldi grupi moodustavad veel fagotsüüdid (siia
  kuuluvad ka makrofaagid ja õgirakud).
• Osaleb 1012 valget vererakku ning
  1015 spetsiaalset valgumolekuli!

41
Antikeha ehitus

• Antigeen on võõras aine organismis.
• Antikeha seostub ainult selle antigeeniga, mille
  vastu ta on valmistatud.

http//images.google.ee/imgres?imgurlhttp//antib
ody2.com/antibody_files/255px-Antibody.pngimgrefu
rlhttp//antibody2.com/usg__Uuz6PRR84S-AiEunWBB
Cm9dJXskh360w255sz12hletstart10um1tb
nidqk0_gygfpbsZaMtbnh121tbnw86prev/images
3Fq3Dantibody26hl3Det26lr3D26sa3DN26um3D1

42
T-lümfotsüüt
Viirustega nakatunud keharakk
Vaenlast äratundvad graanulid
Rakk sureb koos viirustega
http//commons.wikimedia.org/wiki/FileCytotoxic_T
_cell-tr.jpg
43
B-lümfotsüüt Makrofaag T-lümf
otsüüt
44
Vaktsineerimine

• on immuunvastuse esilekutsumine.
• Vacca lehm
• Vaktsiiniks on mingi osa haiguse-tekitajast,
  näiteks osa tema DNA-st või mõni valk ehk
  antigeen. Antigeen vallandab immuunrakkude
  aktiivsuse, tekivad B-mälurakud ja edaspidi ei
  haigestu.
• Varem kasutati nõrgestatud haiguse-tekitajaid.

45

• 18. saj. Inglismaal teati, et lüpsinaised ei
  haigestu rõugetesse.
• Talumees Benjamin Jesty otsustas ja nakatas oma
  naist ja last lehma mädavilli vedelikuga (torkas
  sukanõelaga).
• Jäid edaspidi terveks.

46
1796 a. tehti esimene inimese vaktsineerimine
lehmarõugete seerumiga - E. Jenner nakatas 8-a
poissi lehmarõugetega ja 6 nädalat hiljem
rõugetega.
Eestisse jõudis lehmarõugetega vaktsineerimine
juba 1800. a. 1799.a oli juba 100 000 inimest
vaktsineeritud! Rõuged on 1979.a. likvideeritud
Edward Jenner (1749 - 1823)
http//commons.wikimedia.org/wiki/FileEdward_Jenn
er.jpg
47
Louis Pasteur (1822-1895) marutaudi põhjustab
viirus. Töötas välja marutõvevastase vaktsiini.
Inimeste vaktsineerimine marutõve vastu 1885.
48

• Lisalugemised
• Uued võimalused
• patsiendi verest eraldatakse dendriitrakud, mida
  inkubeeritakse koos erilise, ainult vähirakkudele
  omase antigeeniga. Rakud võtavad antigeeni enda
  sisse, küpsevad ning hakkavad seda oma pinnal
  esitlema (1p). Seejärel viiakse rakud tagasi
  patsiendi organismi, kus need liiguvad juba
  lümfoidorganitesse ning annavad seal
  Tlümfotsüütidele antigeeni esitlemisega edasi
  signaali rünnata rakke, kust seda antigeeni leida
  võib. Selle kõige tulemusena hakkab omandatud
  immunsüsteem aktiivselt kasvajarakke ründama ja
  haiguse vastu võitlema(1p)
• 2) Sama mehhanismi kasutades on dendriitrakke
  võimalik rakendada ka näiteks viiruste vastasel
  vaktsineerimisel. Võrdluseks, traditsioonilisemate
  vaktsineerimismeetodite puhul viiakse organismi
  üldjuhul kas nõrgestatud patogeen või isegi
  spetsiifilised antigeensed molekulid.
  Immuunsüsteem peab seejärel ise vaktsiini üles
  leidma, ära tundma ja vastuse indutseerima.
• Dendriitrakkudega immunoteraapiat kasutades
  teevad arstid osa tööst organismi eest ära ning
  selle tulemuseks on efektiivsem ja kiirem
  immuunvastus

49
LisalugemineDRACO supervalk, mis peatab kõik
viirused?

• Todd Rider (USA) 2012.a.
• Idee hävitada meie keha rakk (viia apoptoosi),
  milles tekivad viiruse kaheahelalised pikad RNA
  molekulid (vaja ära tunda).
• DRACO (15 varianti) koosneb mitmest valgust -
  tunneb ära ja käivitab apoptoosi. Katsed hiirtega
  väga edukad sobis igat tüüpi viiruste
  hävitamiseks.
• Ravimi väljatöötamiseks kulub veel u 10 aastat.

50
GM-kanad peatavad linnugripi?

• Kanade geene on muudetud nii, et seal oleks
  viiruse RNA-le sarnaseid (peibutisi), millega
  nüüd viirused polümeraas seostub ja tulemust ei
  ole, viirusosakesi ei teki.
• 2011.a edukad katsed.
• Peamine tulemus need kanad ei kanna enam viirust
  teistele edasi ja epideemiad jäävad ära.

51
LisalugemineViiruste hävitamine laseriga

• A study by Kong-Thon Tsen of Arizona State
  University along with researchers at Johns
  Hopkins University shows how strong blasts of
  visible light from a low-power laser can kill
  viruses. The laser technique appears to be more
  successful than other methods at killing viruses,
  while also posing less harm to healthy tissue.
• In their study, the researchers blasted a virus
  with a quick pulse of purple laser light. The
  laser, which only shines for 100 femtoseconds (a
  femtosecond is one millionth of a billionth of a
  second), causes the virus's capsid (its outer
  shell) to vibrate and become damaged.
  Essentially, the virus becomes "deactivated"
  while the area around the virus remains unharmed.
  The treatment doesn't cause viruses to mutate
  either, which is a problem in other virus
  treatments and can lead to viral resistance.
• While the treatment is still in testing, it
  presents an array of potential applications.
  Serious diseases like HIV/AIDSand hepatitis could
  be blasted with laser light. Scientists could
  cleanse blood samples of viruses and other
  pathogens, making them safer to handle.
  Scientists could also combine the laser
  therapy with current blooddialysis treatments. In
  that case, blood would be cycled out of a
  patient's body, lasers could eliminate any
  pathogens in the blood and the blood would be
  cycled back in.

52
Mõned viirused põhjustavad kasvajaid

• Papilloomiviirus emakakaela vähki,
  soolatüükaid, konnasilmi,
• .

Kuidas papilloomiviirus muudab raku
kasvajarakuks? Viirus võib olla onkogeeni
eelmisest rakust kaasa võtnud. Papilloomiviirusteg
a nakatumisel siseneb viiruse DNA epiteelraku
tuuma ning hakkab seal paljunema. Viiruste DNA
võib lülituda raku enda kromosoomidesse ja
nakatunud rakk hakkab tootma onkovalke, mis
sunnivad raku kiiremini kasvama ja paljunema ning
seetõttu muutuvad epiteelirakud
kasvajarakkudeks. Selline protsess ei toimu
koheselt pärast viiruse rakutuuma sisenemist,
vaid see toimub siis, kui naise immuunsüsteem
pole aastate jooksul viirusest vabaneda
suutnud. HTLV 1 põhjustab verevähki
53

• Inimese papilloomiviirus (HPV) on sageliesinev
  viirus, millesse nakatuvad nii naised kui mehed.
• On olemas üle 100 HPV tüübi. Suurem osa neist
  põhjustavad emakakaelavähki, kondüloome ja
  muutusi emakakaela rakkude arengus. Mõned HPV
  tüübid põhjustavad kätel ja jalgadel sageli
  esinevaid tüükaid.
• Enamus HPV tüüpe ei põhjusta häireid ega
  haigusnähte, ja taanduvad ilma ravita.

54
Lisalugemiseks viiruste klassifikatsioon

• 6 major groups, based on the nature of the
  genome
• 1. Double-stranded DNA (dsDNA) there are no
  plant viruses in this group, which is defined to
  include only those viruses that replicate without
  an RNA intermediate (see Reverse-transcribing
  viruses, below). It includes those viruses with
  the largest known genomes (up to about 400,000
  base pairs) and there is only one genome
  component, which may be linear or circular.
  Well-known viruses in this group include the
  herpes and pox viruses.
• 2. Single-stranded DNA (ssDNA) there are two
  families of plant viruses in this group
• 3. Reverse-transcribing viruses these have dsDNA
  or ssRNA genomes and their replication includes
  the synthesis of DNA from RNA by the enzyme
  reverse transcriptase many integrate into their
  host genomes. The group includes the
  retroviruses, of which Human immunodeficiency
  virus (HIV), the cause of AIDS, is a member.
  There is a single family of plant viruses in this
  group and this is characterised by a single
  component of circular dsDNA, the replication of
  which is via an RNA intermediate.
• 4. Double-stranded RNA (dsRNA) some plant
  viruses and many of the mycoviruses .
• 5. Negative sense single-stranded RNA (ssRNA-)
  in this group, some or all of the genes are
  translated into protein from an RNA strand
  complementary to that of the genome (as packaged
  in the virus particle). There are some plant
  viruses in this group and it also includes the
  viruses that cause measles, influenza and rabies.
• 6. Positive sense single-stranded RNA (ssRNA)
  the majority of plant viruses are included in
  this group. It also includes the SARS coronavirus
  and many other viruses that cause respiratory
  diseases (including the "common cold"), and the
  causal agents of polio and foot-and-mouth
  disease.
• Within each of these groups, many different
  characteristics are used to classify the viruses
  into families, genera and species. Typically, a
  combination of characters are used and some of
  the most important are
• Particle morphology the shape and size of
  particles as seen under the electron microscope.
• Genome properties this includes the number of
  genome components and the translation strategy.
  Where genome sequences have been determined, the
  relatedness of different sequences is often an
  important factor in discriminating between
  species.
• Biological properties this may include the type
  of host and also the mode of transmission.
• Serological properties the relatedness (or
  otherwise) of the virion protein(s).